(57)【要約】【課題】  排気抵抗が増加しても確実に触媒を早期活性化することが出来るエンジンの排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】  本発明は、排気マニホールド１０の下流の排気通路１２に設けられ排気ガス浄化機能を有する触媒コンバータ１４を備えたエンジンの排気ガス浄化装置であって、触媒コンバータの温度を検出する触媒コンバータ温度検出手段２６と、排気マニホールドと触媒コンバータとの間の排気通路に設けられ排気ガスの流速を調整可能に高める排気流速調整手段１６と、触媒コンバータの温度が所定温度以下のとき排気流速調整手段を作動させる制御手段２２と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気マニホールドの下流の排気通路に設けられ排気ガス浄化機能を有する触媒コンバータを備えたエンジンの排気ガス浄化装置であって、
上記触媒コンバータの温度を検出する触媒コンバータ温度検出手段と、
上記排気マニホールドと上記触媒コンバータとの間の排気通路に設けられ排気ガスの流速を調整可能に高める排気流速調整手段と、
上記触媒コンバータの温度が所定温度以下のとき上記排気流速調整手段を作動させる制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記触媒コンバータの温度が低い程排気ガスの流速が高くなるように上記排気流速調整手段を制御する請求項１記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】
上記排気流速調整手段は電動モータを有し、上記制御手段はこの電動モータの回転数を制御する請求項１又は請求項２記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】
さらに、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を有し、
上記制御手段は、上記エンジン回転数が高い程上記電動モータの回転数が低くなるように上記電動モータを制御する請求項３記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項５】
さらに、エンジン冷却水温度を検出するエンジン冷却水温度検出手段を有し、
上記制御手段は、上記エンジン冷却水温度が所定温度以下のとき、上記触媒コンバータの温度に関係なく、上記排気流速調整手段を非作動とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガス浄化装置に係り、特に、排気マニホールドの下流の排気通路に設けられ排気ガス浄化機能を有する触媒コンバータを備えたエンジンの排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、触媒の早期活性化のために、エンジンのディストリビュータの点火時期を遅角させて排気ガスの温度を上昇させる技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】実開昭５７−０７５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、近年、エンジンの搭載スペースは狭小化する傾向にある。排気マニホールドは比較的大きなエンジン部品であるので、このような搭載スペースの制約を受けやすく、その排気抵抗が増加する傾向にある。このような排気抵抗の増加により排気流速が低下するので、例えば、特許文献１に記載の技術により排気ガスの温度を上昇させても、排気ガスが触媒に達するときには排気マニホールドからの放熱によりその温度が下がってしまい、触媒の早期活性化が難しい、という問題が生じている。
【０００５】
そこで、本発明は、排気抵抗が増加しても確実に触媒を早期活性化することが出来るエンジンの排気ガス浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明によるエンジンの排気ガス浄化装置は、排気マニホールドの下流の排気通路に設けられ排気ガス浄化機能を有する触媒コンバータを備えたエンジンの排気ガス浄化装置であって、触媒コンバータの温度を検出する触媒コンバータ温度検出手段と、排気マニホールドと触媒コンバータとの間の排気通路に設けられ排気ガスの流速を調整可能に高める排気流速調整手段と、触媒コンバータの温度が所定温度以下のとき排気流速調整手段を作動させる制御手段と、を備えることを特徴としている。
このように構成された本発明においては、触媒コンバータの温度が所定温度以下のとき、排気流速調整手段が作動して排気ガスの流速を高めるようになっているので、排気抵抗が増加しても排気ガスが放熱する前に触媒コンバータに達するようにして触媒コンバータの温度を確実に高め、十分に活性化していない触媒を確実に早期活性化することが出来る。
【０００７】
また、本発明において、好ましくは、制御手段は、触媒コンバータの温度が低い程排気ガスの流速が高くなるように排気流速調整手段を制御する。
このように構成された本発明においては、触媒コンバータの温度が低い程排気ガスの流速が高くなるようにしているので、より確実に触媒を早期活性化することが出来る。
【０００８】
また、本発明において、好ましくは、排気流速調整手段は電動モータを有し、制御手段はこの電動モータの回転数を制御する。
このように構成された本発明においては、排気流速調整手段は電動モータを有し、制御手段はこの電動モータの回転数を制御するので、電動モータの回転によりエンジンの発電機の出力が増加し、その出力増加に伴ってエンジンの負荷も増加するので、排気ガスの温度自体をより高めることが出来る。その結果、より確実に触媒を早期活性化させることが出来る。
【０００９】
また、本発明において、好ましくは、さらに、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を有し、制御手段は、エンジン回転数が高い程電動モータの回転数が低くなるように電動モータを制御する。
このように構成された本発明においては、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が高い程電動モータの回転数が低くなるように電動モータが制御されるので、エンジン回転数に応じて高まる排気ガスの流速を過剰に高まらないようにすることが出来ると共に電動モータでの消費電力を軽減することが出来る。
【００１０】
また、本発明において、好ましくは、さらに、エンジン冷却水温度を検出するエンジン冷却水温度検出手段を有し、制御手段は、エンジン冷却水温度が所定温度以下のとき、触媒コンバータの温度に関係なく、排気流速調整手段を非作動とする。
このように構成された本発明においては、エンジン冷却水温度検出手段により検出されたエンジン冷却水温度が所定温度以下のとき、触媒コンバータの温度に関係なく、排気流速調整手段が非作動とされる。ここで、エンジンが十分に暖まっていない場合には、排気流速調整手段を作動させても、触媒コンバータの触媒活性効率が悪い。従って、エンジンが十分に暖まっていない場合に排気流速調整手段が非作動とされることにより、無駄な電力消費を防止することが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、排気抵抗が増加しても確実に触媒を早期活性化することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
先ず、図１により、本発明の実施形態によるエンジンの排気ガス浄化装置を説明する。
図１は、本発明の実施形態によるエンジンの排気ガス浄化装置が適用されたエンジンの構成を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、エンジン１は、エンジンブロック２を有し、このエンジンブロック２には、エアクリーナ４から吸気通路６を介して空気を導入する吸気マニホールド８と、このエンジンブロック２から排気ガスを導出する排気マニホールド１０とが接続されている。この排気マニホールド１０の下流側には、排気通路１２が接続され、この排気通路１２には、排気ガスを浄化するための三元触媒である触媒コンバータ１４が設けられている。なお、触媒コンバータ１４として、ＮＯｘ還元触媒、ＮＯｘ吸蔵触媒などの活性化を必要とする触媒であれば、多種の触媒に本実施形態を適用可能である。
【００１４】
また、触媒コンバータ１４の排気上流側の排気通路１２には、排気流速調整装置１６が設けられている。この排気流速調整装置１６は、主に、排気通路１２内に設けられたインペラ１８と、このインペラ１８を回転駆動する電動モータ２０とで構成されている。この電動モータ２０の回転数を調整することによって排気ガスの流速を調整することが出来、特に、その流速を、排気流速調整装置１６を設けない場合よりも高めることが出来る。
【００１５】
この排気流速調整装置１６には、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２２が接続され、このＥＣＵ２２により排気流速調整装置１６の電動モータ２０を制御するようになっている。
このＥＣＵ２２には、エンジンブロック２に取り付けられた冷却水温度センサ２４からの冷却水温度Ｔｗに関する出力信号、及び、触媒コンバータ１４に取り付けられた触媒コンバータ温度センサ２６からの触媒コンバータ温度Ｔｃに関する出力信号が入力されるようになっている。また、ＥＣＵ２２には、エンジン回転数センサ２８からのエンジン回転数Ｎｅに関する出力信号も入力されるようになっている。
なお、触媒コンバータ１４の温度として、上述した触媒コンバータ温度センサ２６で測定される触媒コンバータ温度Ｔｃの他、触媒コンバータ１４の入口側の排気ガス温度又は出口側の排気ガス温度を用いても良い。或いは、入口側及び出口側の排気ガス温度の両方から推定した値を用いても良い。
【００１６】
次に、図２及び図３により、本実施形態によるエンジンの排気ガス浄化装置の制御内容を説明する。
図２は、本実施形態によるエンジンの排気ガス浄化装置による制御内容を示すフローチャートであり、図３は、排気流速制御における電動モータ回転数と触媒コンバータ温度及びエンジン回転数との関係を示す線図である。図２に示すフローチャートにおいては、Ｓは各ステップを示す。
【００１７】
先ず、図２に示すように、Ｓ１において、ＥＣＵ２２に、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗ及び触媒コンバータ温度Ｔｃが読み込まれる。
次に、Ｓ２に進み、冷却水温度Ｔｗが所定水温として４０℃以下か否かを判定する。冷却水温度Ｔｗが４０℃以下でない場合には、Ｓ３に進み、触媒コンバータ温度Ｔｃが所定温度として３５０℃以下であるか否かを判定する。触媒コンバータ温度Ｔｃが３５０℃以下である場合には、触媒コンバータ１４の温度を早期に高めて活性化させるために、Ｓ４に進み、排気流速制御を実行する。
【００１８】
排気流速制御は、電動モータ２０の回転数を制御することにより排気マニホールド１０及び排気通路１２内の排気ガスの流速を調整するものである。このＳ４においては、ＥＣＵ２２により排気流速調整装置１６の電動モータ２０を制御する（図１参照）。本実施形態では、ＥＣＵ２２により電動モータ２０の電圧ｄｕｔｙ比を制御するようになっており、この電圧ｄｕｔｙ比は、図３により決定される電動モータ回転数Ｎｍに対応する値に制御される。
【００１９】
ここで、図３による電動モータ回転数Ｎｍの決定について説明する。図３に示すように、電動モータ回転数Ｎｍは、触媒コンバータ温度Ｔｃ及びエンジン回転数Ｎｅにより決定される。具体的には、図３に示すように、電動モータ回転数Ｎｍは、触媒コンバータ温度Ｔｃが低い程高くなるように設定されると共にエンジン回転数Ｎｅが高い程低くなるように設定されている。
【００２０】
つまり、触媒コンバータ温度Ｔｃが低い程、電動モータ２０の回転数を高めて、触媒コンバータ１４の温度がより早く高まるようにしている。従って、触媒コンバータ１４の触媒を確実に早期活性化させることが出来る。
また、エンジン回転数Ｎｅに応じて排気ガスの流速も高まるので、エンジン回転数Ｎｅが高い程電動モータ回転数Ｎｍが低くなるようにして、排気ガスの流速が過剰に高まらないようにすると共に電動モータ２０での消費電力を軽減するようにしている。
【００２１】
一方、Ｓ２において、冷却水温度Ｔｗが４０℃以下である場合には、Ｓ５に進み、上述した排気流速制御の実行を禁止する。ここで、冷却水温度Ｔｗが、所定温度（本実施形態では４０℃以下と設定）以下である場合にはエンジンが十分に暖まっていないものと考えられ、この場合に排気流速制御を行っても触媒コンバータ１４の触媒活性効率が悪い。従って、Ｓ５において排気流速制御の実行を禁止することで、電動モータ２０で無駄な電力を消費させないようにしている。
【００２２】
また、Ｓ３において、触媒コンバータ温度Ｔｃが３５０℃以下でない場合にも、Ｓ５に進み、上述した排気流速制御の実行を禁止する。即ち、触媒コンバータ温度Ｔｃが所定温度（本実施形態では３５０℃と設定）を超えていれば、触媒が十分に活性化していると考えられ、排気流速制御を行う必要がないので、その実行を禁止している。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態では、排気流速調整装置１６により排気マニホールド１０及び排気通路１２内の排気ガスの流速を高めるようにしているので、排気ガスが放熱する前に触媒コンバータ１４に達するようにすることが出来、その結果、触媒コンバータ１４の早期活性化を実現することが出来る。
【００２４】
また、本実施形態では、電動モータ２０の回転数を制御することで排気ガスの流速を調整するようにしているので、制御安定性に優れ、触媒をより確実に早期活性化させることが出来る。また、電動モータ２０を使用することで、エンジン１の発電機（図示せず）の出力が増加し、その出力増加に伴ってエンジンの負荷も増加するので、排気ガスの温度自体をより高めることが出来る。その結果、触媒をより確実に早期活性化させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態によるエンジンの排気ガス浄化装置が適用されたエンジンの構成を示す図である。
【図２】本実施形態によるエンジンの排気ガス浄化装置による制御内容を示すフローチャートである。
【図３】排気流速制御における電動モータ回転数と触媒コンバータ温度及びエンジン回転数との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  排気マニホールド
１２  排気通路
１４  触媒コンバータ
１６  排気流速調整装置
２０  電動モータ
２２  ＥＣＵ
２４  冷却水温度センサ
２６  触媒コンバータ温度センサ
２８  エンジン回転数センサ
【図１】
2006188970.tif 000003
【図２】
2006188970.tif 000004
【図３】
2006188970.tif 000005